分布式发电对电网的真正价值是什么？

摘自美国pv杂志。

加利福尼亚州和其他地区正在高速转向可再生能源。但是，即使在这些前倾地区，关于哪些可再生能源以及在何处仍存在着积极的争论。辩论的一部分集中在分布式发电（DG）的作用上，分布式发电几乎完全是指屋顶太阳能。（电池是存储设备，而不是发电设备，但我会尽快处理。）

DG的收益和成本仍在争论中，我已经在这里多次写过这个话题。（如果您患有失眠症，请再次尝试2013、2015、2015、2016和2016年的博客。）每千瓦时（kWh），屋顶太阳能的成本要高于大型太阳能发电站的发电成本，但拥护者们认为，这种简单的比较存在一些优势。他们首先提到的是在使用地点发电所节省的输配电成本，这是卢卡斯在2018年6月研究的话题。卢卡斯（Lucas）讨论了一些针对特定用途的特定电路的研究，并研究了节省的费用。该研究发现，电网的收益在几个地方是巨大的，但对整个电网而言却很小。

今天，我想采用宏观方法，研究整个网格可以节省多少成本。

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首先，构建网格非常昂贵。美国已经在自己的电网上花费了数万亿美元。但是这些都是沉没的成本；我们现在做的任何事情都无法收回任何钱。因此，在询问是否要建造更多的分布式可再生能源与电网规模可再生能源时，这些成本无关紧要。同样，该国也已将数十亿美元的资金投入到已经安装的屋顶太阳能中，其中包括在该技术处于萌芽阶段的一些非常昂贵的项目，这与未来的政策无关。现在的关键问题是：通过将来安装更多的分布式太阳能，可以避免该国将来可能在电网上花费多少？

我听说过屋顶太阳能行业的两个不同领导者所引用的一个指南是，估计美国在未来25年内将需要花费1.1万亿美元来维持，扩展和现代化其电网。资料来源是该2015 DOE报告（第3页）。这是一个令人生畏的数字，但25年也是很长的时间，而且电力很多。（过去25年中，美国在许多事情上的支出令人印象深刻：如果保持目前的趋势，美国在未来25年中将在奶酪上花费约0.9万亿美元。）

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假设将通货膨胀因素调整后的1.1万亿美元这一数字应用到未来25年。接下来，让我们问一下，如果我们在接下来的几十年中安装足够的额外屋顶太阳能，以提供原本由电网产生的kWh的10％（非常慷慨的估算），可以避免多少电网投资。这意味着将给定总发电量的给定额外比例移至屋顶将使未来所需的电网投资减少相同比例。节省的金额可能有两个基本原因：

网格显示出显着的规模经济。如果每个客户消耗的电量是原来的两倍，则不需要在电网上投资两倍。相反，如果每个客户要消耗一半的电量，或者如果所有客户中有一半要大幅削减电网的消耗量，那么这将不会减少我们需要的投资水平的一半。几乎所有使用屋顶太阳能的客户，即使它们产生的电量与消耗的电量一样多，仍然在一天当中的每一秒钟广泛使用电网。当太阳能电池板的发电量超过其消耗量时，没有电池的住宅系统（仍是绝大多数新系统）将其产生的大部分电力输出到电网中，而当太阳能电池板发电时，家庭将从电网中进口大量电力。正在消耗比他们的面板更多的产品。对于使用电池的太阳能来说，这将是一个较小的因素，但它不会消失。电池充电后，客户将再次出口到电网。在阴天，阴雨天或烟熏天的长时间里，它们将取决于电网的进口量。实际上，虽然拥有一些电池的太阳能客户肯定会减少与电网的电力交换，但并不清楚他们是否愿意在电线上减少任何服务容量。

因此，假设用分布式太阳能发电代替电网用户能源需求的X％即可将电网投资需求减少X％，这大大夸大了实际节省的成本。但是，让我们继续进行一分钟。如果那是真的，那么节省的金额有多大？答案是由屋顶太阳能取代的每千瓦发电量1.2美分。1（该脚注中的计算细节）。